JP2014157225A - ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 物体距離全般にわたり高い光学性能が得られ、高い撮影倍率が得られるズームレンズを提供する。
【解決手段】 物体側より像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、１以上のレンズ群を有する後群より構成され、ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、後群は、無限遠から至近距離へのフォーカスに際して像側へ移動する負の屈折力の第１フォーカスレンズ部と、無限遠から至近距離へのフォーカスに際して物体側へ移動する正の屈折力の第２フォーカスレンズ部を有し、第１フォーカスレンズ部の焦点距離ｆｎ、広角端における全系の焦点距離ｆｗを各々適切に設定すること。
【選択図】 図１

Description

本発明は、デジタルカメラ、ビデオカメラ等に好適なズームレンズに関する。特に、無限遠から至近距離に至る物体距離全般にわたり良好な光学性能が容易に得られるズームレンズに関するものである。

撮像装置に用いられる多くの撮影光学系には、近接する被写体を高い撮影倍率でマクロ撮影ができるフォーカシング方式を有すること等が要望されている。ズームレンズにおいてマクロ撮影が容易で、しかもフォーカスの際の収差変動の軽減が容易なフォーカシング方法として、少なくとも２つのレンズ群を光軸方向に独立に移動させてフォーカシングするフローティング方法が知られている。従来、フローティング方法を用いて近接撮影の際の収差変動を軽減したズームレンズが知られている（特許文献１〜３）。

特許文献１は物体側から像側へ順に、正、負、正、負、正、負の屈折力の第１乃至第６レンズ群からなる６群ズームレンズを開示している。そして特許文献１では第４レンズ群を物体側に、第６レンズ群を像側に移動させることで、無限遠から至近距離へのフォーカシングを行っている。これにより全ズーム領域で、ある程度の至近距離までフォーカシングが可能であり、望遠端における最至近距離では０．２倍程度の撮影倍率を得ている。

特許文献２では物体側から像側へ順に、正、負、正、負、正の屈折力の第１乃至第５レンズ群からなる５群ズームレンズを開示している。特許文献２のズームレンズでは、望遠端において、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が増大するように第１レンズ群と第２レンズ群を移動させることにより、マクロ撮影を行っている。

特許文献３では、物体側より像側へ順に、負の屈折力の前群、ズーミングに際して移動する変倍群、ズーミングに際して不動のリレーレンズ群からなるズームレンズを開示している。特許文献３では、リレーレンズ群の２つのレンズ群をフォーカスの際に移動させて、フォーカスを行っている。

特開２０００−０４７１０７号公報 特開平１１−３５２４０２号公報 特開昭６２−１５３９１４号公報

ズームレンズにおいて、全ズーム範囲および物体距離全般（全物体距離範囲）において高い光学性能を得るためには、ズームレンズを構成する各レンズ群のパワーやレンズ構成、ズーム方式やフォーカシング方式等を適切に設定する必要がある。

一般に、撮影可能な物体距離を短くし、撮影倍率を大きくしようとすると、フォーカスに際して収差変動が増大し、光学性能が低下しやすくなる。また、フォーカスレンズ群の移動量が大きくなって、全系が大型化する等の問題がある。

一方、オートフォーカス方式を用いたズームレンズにおいては、高速なフォーカスが要望されている。高速なオートフォーカスを行うためには、フォーカスレンズ群の小型軽量化を図るのが良い。

ズームレンズにおいて、高速なフォーカスが容易でフォーカスに際しての収差変動が少なく、物体距離全般にわたり高い光学性能を得るには、ズームタイプ及び複数のレンズ群中からのフォーカスレンズ群を適切に選択することが重要になってくる。これらの構成が不適切であると、高速なフォーカスが容易で、物体距離全般にわたり高い光学性能を得るのが困難になってくる。

本発明は、物体距離全般にわたり高い光学性能が得られ、高い撮影倍率が得られるズームレンズ及びそれを有する撮像装置を提供することを目的とする。

本発明のズームレンズは、
物体側より像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、１以上のレンズ群を有する後群より構成され、ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、前記後群は、無限遠から至近距離へのフォーカスに際して像側へ移動する負の屈折力の第１フォーカスレンズ部と、無限遠から至近距離へのフォーカスに際して物体側へ移動する正の屈折力の第２フォーカスレンズ部を有し、前記第１フォーカスレンズ部の焦点距離をｆｎ、広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき、
２．０＜｜ｆｎ／ｆｗ｜＜２０．０
なる条件式を満足することを特徴としている。

本発明によれば、物体距離全般にわたり高い光学性能が得られ、しかも高い撮影倍率が得られるズームレンズを提供することができる。

（Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 本発明の数値実施例１の広角端、中間焦点距離、望遠端において無限遠にフォーカスしたときのレンズ断面図 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 本発明の数値実施例１の広角端、中間焦点距離、望遠端において最至近距離にフォーカスしたときのレンズ断面図 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 本発明の数値実施例１の広角端、中間焦点距離、望遠端において無限遠にフォーカスしたときの収差図 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 本発明の数値実施例１の広角端、中間焦点距離、望遠端において最至近距離にフォーカスしたときの収差図 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 本発明の数値実施例２の広角端、中間焦点距離、望遠端において無限遠にフォーカスしたときのレンズ断面図 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 本発明の数値実施例２の広角端、中間焦点距離、望遠端において最至近距離にフォーカスしたときのレンズ断面図 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 本発明の数値実施例２の広角端、中間焦点距離、望遠端において無限遠にフォーカスしたときの収差図 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 本発明の数値実施例２の広角端、中間焦点距離、望遠端において最至近距離にフォーカスしたときの収差図 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 本発明の数値実施例３の広角端、中間焦点距離、望遠端において無限遠にフォーカスしたときのレンズ断面図 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 本発明の数値実施例３の広角端、中間焦点距離、望遠端において最至近距離にフォーカスしたときのレンズ断面図 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 本発明の数値実施例３の広角端、中間焦点距離、望遠端において無限遠にフォーカスしたときの収差図 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 本発明の数値実施例３の広角端、中間焦点距離、望遠端において最至近距離にフォーカスしたときの収差図 本発明のズームレンズの基本原理を示す近軸概念図 （Ａ），（Ｂ） 本発明の数値実施例１において、広角端における撮影倍率０．６のときの光路図 本発明の撮像装置の要部概略図

以下、本発明のズームレンズ及びそれを有する撮像装置の実施例について説明する。本発明のズームレンズは、物体側より像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、１以上のレンズ群を有する後群より構成されている。ズーミングに際して隣り合うレンズ群間隔が変化する。後群は、無限遠から至近距離へのフォーカスに際して、像側へ移動する負の屈折力の第１フォーカスレンズ部と、物体側へ移動する正の屈折力の第２フォーカスレンズ部を有している。

図１（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ本発明の数値実施例１のズームレンズの広角端（短焦点距離），中間のズーム位置，望遠端（長焦点距離）において無限遠にフォーカスしたときのレンズ断面図である。図２（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ数値実施例１のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端において最至近距離（撮影距離２２０ｍｍ，撮影倍率０．５倍）にフォーカスしたときのレンズ断面図である。

図３（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ本発明の数値実施例１のズームレンズの広角端，中間のズーム位置，望遠端において無限遠にフォーカスしたときの収差図である。図４（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ本発明の数値実施例１のズームレンズの広角端，中間のズーム位置，望遠端において最至近距離（撮影距離２２０ｍｍ，撮影倍率０．５倍）にフォーカスしたときの収差図である。ここで撮影距離２２０ｍｍは後述する数値実施例の数値をｍｍ単位で表したときである。以下同じである。

図５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ本発明の数値実施例２のズームレンズの広角端，中間のズーム位置，望遠端において無限遠にフォーカスしたときのレンズ断面図である。図６（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ数値実施例２のズームレンズの広角端，中間のズーム位置，望遠端において最至近距離（撮影距離２８３ｍｍ，撮影倍率０．５倍）にフォーカスしたときのレンズ断面図である。

図７（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ本発明の数値実施例２のズームレンズの広角端，中間のズーム位置，望遠端において無限遠にフォーカスしたときの収差図である。図８（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ本発明の数値実施例２のズームレンズの広角端，中間のズーム位置，望遠端において最至近距離（撮影距離２８３ｍｍ，撮影倍率０．５倍）にフォーカスしたときの収差図である。

図９（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ本発明の数値実施例３のズームレンズの広角端，中間のズーム位置，望遠端において無限遠にフォーカスしたときのレンズ断面図である。図１０（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ数値実施例３のズームレンズの広角端，中間のズーム位置，望遠端において最至近距離（撮影距離２２４ｍｍ，撮影倍率０．４５倍）にフォーカスしたときのレンズ断面図である。

図１１（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ本発明の数値実施例３のズームレンズの広角端，中間のズーム位置，望遠端において無限遠に合焦したときの収差図である。図１２（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ本発明の数値実施例３のズームレンズの広角端，中間のズーム位置，望遠端において最至近距離（撮影距離２２４ｍｍ，撮影倍率０．４５倍）にフォーカスしたときの収差図である。

図１３は本発明のズームレンズのレンズ構成の近軸概念図である。図１４は本発明の数値実施例１における撮影倍率０．６のときの光路図と収差図である。図１５は本発明のズームレンズを備える一眼レフカメラ（撮像装置）の要部概略図である。

各実施例のズームレンズはビデオカメラやデジタルカメラそして銀塩フィルムカメラ等の撮像装置に用いられる撮像光学系（光学系）である。レンズ断面図において、左方が物体側（前方）で、右方が像側（後方）である。レンズ断面図において、ｉは物体側からのレンズ群の順番を示し、Ｌｉは第ｉレンズ群である。ＬＲは１以上のレンズ群を有する後群である。ここでレンズ群とはズーミングに際して変化する光軸に沿ったレンズ間隔によって分けられるレンズの集合体をいう。

Ｌ１は正の屈折力の第１レンズ群、Ｌ２は負の屈折力の第２レンズ群、Ｌ３は正の屈折力の第３レンズ群、Ｌ４は正の屈折力の第４レンズ群、Ｌ５は負の屈折力の第５レンズ群、Ｌ６は正の屈折力の第６レンズ群である。Ｌ７は負の屈折力の第７レンズ群である。ＳＰは開口径可変の開口絞りである。ＳＰ２はＦナンバー光束を制限するＦナンバー絞り（Ｆｎｏ絞り）である。ＦＣはフレア光束をカットするフレアカット絞りである。

ＩＰは像面であり、ビデオカメラやデジタルスチルカメラの撮影光学系として使用する際にはＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）の撮像面に、銀塩フィルム用カメラのときはフィルム面に相当する。矢印は広角端から望遠端へのズーミングにおける各レンズ群の移動軌跡を示している。フォーカスに関する矢印は無限遠から至近距離へのフォーカス（フォーカシング）における各レンズ群の移動方向を示している。

ＦＬ１は負の屈折力の第１フォーカスレンズ部、ＦＬ２は正の屈折力の第２フォーカスレンズ部である。第１フォーカスレンズ部ＬＦ１は無限遠から至近距離へのフォーカスに際して像側へ移動する。第２フォーカスレンズ部ＬＦ２は無限遠から至近距離へのフォーカスに際して物体側へ移動する。Ｌｆはフォーカスの際に不動の前方レンズ部である。Ｌｒは第２フォーカスレンズ部ＬＦ２の像側に位置する後方レンズ部である。

実施例２では第７レンズ群Ｌ７が後方レンズ部Ｌｒであり、実施例３では第１フォーカスレンズ部ＬＦ１が後方レンズ部Ｌｒである。

球面収差図において実線はｄ線（波長587.7nm）である。非点収差図において破線のＭはｄ線でのメリディオナル像面、実線のＳはｄ線でのサジタル像面である。また、歪曲を示す図はｄ線における歪曲を示している。ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角（度）である。尚、以下の各実施例において広角端と望遠端は変倍用レンズ群が機構上光軸上を移動可能な範囲の両端に位置したときのズーム位置をいう。

各実施例では迅速なフォーカスを行うために、開口絞りＳＰよりも後方の小型軽量のレンズ群でフォーカスを行っている。また、フォーカスによる収差の変動を抑制するために、複数のレンズ群をフォーカスの際に独立に互いに移動させるフローティングを用いている。更に、レンズ全系を小型化するために、各フォーカスレンズ群の最至近距離へフォーカスするときの移動量が少なくなるようにしている。

無限遠から至近距離へのフォーカスの際、開口絞りＳＰよりも像側に位置する、負の屈折力の第１フォーカスレンズ部ＦＬ１を像側へ、正の屈折力の第２フォーカスレンズ部ＦＬ２を物体側へ繰り出している。各実施例では、これによって最大撮影倍率を上げるとともに、フォーカスによる収差変動の低減を図っている。

次に各実施例のズームレンズにおいて、高い撮影倍率を得るための光学的な基本原理を説明する。物体側から像側へ順に、ズーミングの際に可動のレンズ群を含むズーム部、結像を担う結像部、というレンズ構成で、ズーム部から出射し、結像部に入射する光束が平行光の場合、そのズーム部はアフォーカル系と呼ばれる。このとき全系の焦点距離ｆと結像部の焦点距離f0には以下の関係式が成り立つ（典拠：松居吉哉 レンズ設計法 共立出版）。

f=γ×f₀
式中のγは角倍率と呼ばれ、物体側から入射する光束と結像部に入射する光束の光軸からの高さの比で定義される。

角倍率γを変化させることで全系の焦点距離が変化し、ズームレンズを形成する。このズームレンズの特徴の近軸配置を図１３に示す。図１３においてアフォーカル系の結合により、像側主点位置は図中のH’₀からH’に変化し、焦点距離が変化するが、像側焦点位置F’は変化しない。このようなズームレンズにおいて、結像部でフォーカスを行うと、ズームレンズの撮影倍率β_Zと、結像部の撮影倍率β_Rには、以下の関係が成り立つ。

β_Z=β_R/γ
この関係は、以下によって導かれる。
ニュートンの公式（典拠：松居吉哉 レンズ設計法 共立出版）
x・x’=f²
より、ズームレンズの撮影倍率は、像側焦点から像面までの距離x’と、ズームレンズの焦点距離fによって、
β_Z＝-x’/f＝-x’/γ・f₀=β_R/γ
の関係が成り立つ。

アフォーカル系の接続によって、距離x’が変化せずに焦点距離fが角倍率γによって変化するので、ズームレンズの撮影倍率は、結像系の横倍率βRと角倍率γによって決まる。この原理を用いて、全ズーム域の撮影倍率を決めることができる。この原理を利用すると、広角域での撮影倍率を、ズームレンズとしての最大撮影倍率よりも上げることが可能になる。

本発明の数値実施例１において、広角端の角倍率は0.44である。従って、広角端において、望遠端での最短の撮影距離（最至近距離）と同じ量フォーカスレンズ部が繰り出した状態での撮影倍率は0.33/0.44＝0.75倍となる。角倍率γの設定によって、結像系の横倍率よりもズーム全系としての撮影倍率を上げ、更なる至近距離の撮影が可能となる。無論、本発明はフォーカスレンズ部の移動量によって、最至近距離を任意に設定することが可能である。その際は、最大撮影倍率が小さくても、フローティングによって、フォーカス全域に渡って良好な光学性能が保たれたズームレンズを得ている。

各実施例において、第１フォーカスレンズ部ＦＬ１の焦点距離をｆｎ、広角端における全系の焦点距離をｆｗとする。このとき、
２．０＜｜ｆｎ／ｆｗ｜＜２０．０ ・・・（１）
なる条件式を満足する。

条件式（１）は、負の屈折力を持ち、無限遠から至近距離へのフォーカスの際に、像側へ移動する第１フォーカスレンズ部ＬＦ１の屈折力に関し、主にフォーカスの際の光学性能の変動を少なくするためのものである。条件式（１）の上限を超えて第１フォーカスレンズ部ＦＬ１の負の屈折力が弱くなると（焦点距離の絶対値が大きくなると）、フォーカスの際の収差の変動を良好に補正することが困難となる。

条件式（１）の下限を超えて第１フォーカスレンズ部ＦＬ１の負の屈折力が強くなると（焦点距離の絶対値が小さくなると）、広角端において所定の長さのバックフォーカスを確保することが困難となる。

更に、条件式（１）は、以下の条件を満足することがより好ましい。
２．５＜｜ｆｎ／ｆｗ｜＜１６．０ ・・・（１ａ）
以上のように各実施例では最大撮影倍率０．５程度を有し、物体距離全般において良好な光学性能を有するズームレンズを得ている。各実施例において更に好ましくは次の条件式のうち１以上を満足するのが良い。

第２フォーカスレンズ部ＦＬ２の焦点距離をｆｐとする。第２フォーカスレンズ部ＦＬ２の像側に配置されたレンズ部Ｌｒの焦点距離をｆｒとする。望遠端における第１フォーカスレンズ部ＦＬ１のフォーカス敏感度をＥＳｎとする。ここでフォーカス敏感度とはフォーカスレンズ群が光軸方向に単位量移動したときの像点の移動量との比をいう。望遠端において無限遠から最至近距離へフォーカスしたときの第１フォーカスレンズ部ＦＬ１の移動量をＤｎとする。望遠端において無限遠から最至近距離へフォーカスしたときの第２フォーカスレンズ部ＦＬ２の移動量をＤｐとする。

移動量の符号は物体側へ移動するときを負、像側へ移動するときを正とする。このとき、次の条件式のうち１以上を満足するのが良い。
１．０＜ｆｐ／ｆｗ＜３．０ ・・・（２）
０．４＜｜ｆｐ／ｆｒ｜＜１．０ ・・・（３）
−１．０＜ＥＳｎ＜１．０ ・・・（４）
０．２＜｜Ｄｐ／Ｄｎ｜＜１．０ ・・・（５）
条件式（２）は、正の屈折力を持ち、無限遠から至近距離へのフォーカスの際に、物体側へ移動する第２フォーカスレンズ部ＦＬ２の屈折力に関する。条件式（２）は主に、より至近距離へのフォーカスを容易にするためのものである。条件式（２）の上限を超えて第２フォーカスレンズ部ＦＬ２の正の屈折力が弱くなると、必要なフォーカス敏感度を確保するのが困難となり、至近距離において、良好な光学性能を得るのが困難になる。

条件式（２）の下限を超えて第２フォーカスレンズ群ＦＬ２の正の屈折力が強くなると、フォーカスによる球面収差、像面湾曲の変動が過大となり、これらの諸収差の補正が困難となる。

更に、好ましくは条件式（２）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
１．１＜ｆｐ／ｆｗ＜２．０ ・・・（２ａ）
条件式（３）は、第２フォーカスレンズ部ＦＬ２と、第２フォーカスレンズ部ＦＬ２の像側に位置するレンズ群（後方レンズ部）Ｌｒとの屈折力の比に関する。主にフォーカスの際に移動する第２フォーカスレンズ部ＦＬ２のフォーカス敏感度を適切に確保するためのものである。

条件式（３）の上限を超え後方レンズ部Ｌｒの屈折力が強くなると、フォーカスによる諸収差の変動が過大となり、良くない。条件式（３）の下限を超えて後方レンズ部Ｌｒの屈折力が弱くなると、所定の敏感度を確保するのが困難となり、至近距離において、良好な光学性能を得るのが困難になる。

更に、好ましくは条件式（３）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
０．４２＜｜ｆｐ／ｆｒ｜＜０．９０ ・・・（３ａ）
条件式（４）は、第１フォーカスレンズ部ＦＬ１のフォーカス敏感度を示す。

各実施例では、２つのフォーカスレンズ部に至近距離短縮の光学作用を分担させなくても所望の撮影倍率を確保するようにしている。そのため、片方のフォーカスレンズ部を収差補正を行うフローティング効果に特化している。条件式（４）は、第１フォーカスレンズ部ＦＬ１において、収差補正と至近距離短縮の効果をバランス良く維持するためのものである。

条件式（４）の下限を超えて第１フォーカスレンズ部ＦＬ１の負の屈折力が強くなると、第１フォーカスレンズ部ＦＬ１の移動による至近距離短縮の効果が大きくなるが、広角端において所定のバックフォーカスを確保するのが困難となる。条件式（４）の上限を超えて第１フォーカスレンズ部ＦＬ１の負の屈折力が弱くなると、収差補正能力が弱まり、収差補正に要する移動量が多くなり、全系が大型化してくる。

更に好ましくは条件式（４）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
−０．６＜ＥＳｎ＜０．５ ・・・（４ａ）
条件式（５）は、フォーカスによって移動する第１フォーカスレンズ部ＦＬ１と第２フォーカスレンズ部ＦＬ２の２つのレンズ部の、望遠端において最至近距離へのフォーカスを行うときの移動量の比を表わしている。条件式（５）は主にフォーカスによる収差の変動を適切に補正するためのものである。条件式（５）の上下限を超える程、双方の移動量に差があると、収差変動の補正が困難になる。

条件式（５）は、下記の数値範囲にあることが更に好ましい。
０．２１＜｜Ｄｐ／Ｄｎ｜＜０．９０ ・・・（５ａ）
以上のように各実施例によればズーミング及びフォーカスによる収差の変動を抑制し、迅速なフォーカスが容易で、高い撮影倍率を有し、また撮影半画角４０°付近の広角端において高い撮影倍率が可能に得られる。

実施例１，３において、後群ＬＲは開口絞りＳＰを有し、開口絞りＳＰの像側に配置されたレンズ部の合成焦点距離をｆＲとする。実施例２において、第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４の間に開口絞りＳＰを有し、広角端における第４レンズ群Ｌ４乃至第７レンズ群Ｌ７（前記第４レンズ群乃至前記第７レンズ群）の合成のレンズ群Ｒの合成焦点距離をｆＲとする。このとき、
１．０＜｜ｆＲ／ｆｗ｜＜３．０ ・・・（６）
なる条件式を満足するのが良い。

条件式（６）は、開口絞りＳＰより像側に位置するレンズ部又はレンズ群Ｒの広角端における全系の屈折力に関する。条件式（６）は広角端において高い撮影倍率を確保するためのものである。条件式（６）の下限を超えると、レンズ部又はレンズ群Ｒによって物点を至近側に寄せる効果が少なくなる。条件式（６）の上限を超えて、レンズ部又はレンズ群Ｒの屈折力が弱くなると、全系が大型化してくる。

更に、好ましくは条件式（６）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
２．０＜｜ｆＲ／ｆｗ｜＜２．８ ・・・（６ａ）
各実施例において、ズームレンズの内部の一部のレンズを防振レンズ群として光軸に対して垂直方向の成分を持つ方向に移動させることにより、結像位置を光軸に対して垂直方向に移動させて振動時の像のブレを補正しても良い。

次に各実施例のズームレンズのレンズ構成について説明する。図１，図２の実施例１において、Ｌ１は正の屈折力の第１レンズ群、Ｌ２は負の屈折力の第２レンズ群、ＬＲは正の屈折力の後群である。後群ＬＲはズーミングに際して移動する第３レンズ群Ｌ３より構成される。

第３レンズ群Ｌ３は物体側から像側へ順に、フォーカスに際して不動の前方レンズ部Ｌｆ、無限遠から至近距離へのフォーカスに際して像側へ移動する第１フォーカスレンズ部ＦＬ１を有する。更に無限遠から至近距離へのフォーカスに際して物体側へ移動する第２フォーカスレンズ部ＦＬ２、フォーカスに際して不動の後方レンズ部より構成される。広角端から望遠端へのズーミングに際して、第１レンズ群Ｌ１は物体側へ移動する。第２レンズ群Ｌ２は像側へ移動する。後群ＬＲは物体側へ移動する。

広角端から望遠端へのズーミングに際して、第１レンズ群Ｌ１、後群ＬＲが変倍を行い、変倍によって移動する像面を、第２レンズ群Ｌ２の移動によって補正している。

以上、ズーミングに際して複数のレンズ群が移動することで、必要なズーム比を得るとともに、ズーミングに伴う諸収差の変動を抑えている。また、第１フォーカスレンズ部ＦＬ１を像側に、第２フォーカスレンズ部ＦＬ２を物体側に移動させることで、無限遠から至近距離までのフォーカスを行っている。

本実施例は、フォーカスの際に２つのレンズ部が移動しているが、フォーカス時の収差変動の更なる低減のために、２つ以上のレンズ部をフォーカスレンズ部として移動させてもよい。

実施例１の最至近距離は２２０ミリ、最大撮影倍率は０．５倍であるが、フォーカスレンズ部の繰り出し量によってこれらの値は任意に設定可能である。更に、望遠端以外のズーム領域では、最至近距離を、望遠端の最至近距離で決まる値よりも短く設定することも可能になる。

図１４（Ａ），（Ｂ）に、広角端において、撮影倍率０．６倍の時の光路図と、収差図をしめす。本発明により、撮影倍率が０．６倍という至近距離でも、良好な収差を確保することができる。

図５，図６の実施例２において、Ｌ１は正の屈折力の第１レンズ群、Ｌ２は負の屈折力の第２レンズ群、ＬＲは後群である。後群ＬＲは物体側から像側へ順に、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３、正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４、負の屈折力の第５レンズ群Ｌ５、正の屈折力の第６レンズ群Ｌ６、負の屈折力の第７レンズ群Ｌ７より構成される。第５レンズ群Ｌ５は第１フォーカスレンズ部ＦＬ１であり、第６レンズ群Ｌ６は第２フォーカスレンズ部ＦＬ２である。

広角端から望遠端へのズーミングに際して、第１レンズ群Ｌ１は物体側へ移動する。第２レンズ群Ｌ２は像側へ移動する。第３レンズ群Ｌ３乃至第７レンズ群Ｌ７（前記第３レンズ群乃至前記第７レンズ群）は互いに異なった軌跡で（独立に）物体側へ移動する。広角端から望遠端へのズーミングに際して、第１レンズ群Ｌ１、第３レンズ群Ｌ３乃至第７レンズ群Ｌ７が変倍を行い、変倍によって移動する像面を、第２レンズ群Ｌ２の移動によって補正している。ズーミングに際して全てのレンズ群が独立に移動することで、必要なズーム比を得るとともに、ズーミングに伴う諸収差の変動を抑えている。

また、第５レンズ群Ｌ５（第１フォーカスレンズ部ＦＬ１）を像側に、第６レンズ群Ｌ６（第２フォーカスレンズ部ＦＬ２）を物体側に移動させることで、無限遠から至近距離までのフォーカスを行っている。

本実施例は、フォーカスの際に２つのレンズ群が移動しているが、フォーカス時の収差変動の更なる低減のために、２つ以上のレンズ部をフォーカスレンズ部として移動させてもよい。

本実施例の最至近距離は２８３ミリ、最大撮影倍率は０．５倍であるが、フォーカスレンズ部の繰り出し量によってこれらの値は任意に設定可能である。更に、望遠端以外のズーム領域では、最至近距離を、望遠端の最至近距離で決まる値よりも短く設定することも可能になる。図９，図１０の実施例３において、Ｌ１は正の屈折力の第１レンズ群、Ｌ２は負の屈折力の第２レンズ群、ＬＲは正の屈折力の後群である。後群ＬＲはズーミングに際して移動する第３レンズ群Ｌ３より構成される。

第３レンズ群Ｌ３は物体側から像側へ順に、フォーカスに際して不動の前方レンズ部Ｌｆ、無限遠から至近距離へのフォーカスに際して物体側へ移動する第２フォーカスレンズ部ＦＬ２を有する。更に無限遠から至近距離へのフォーカスに際して像側へ移動する第１フォーカスレンズ部ＦＬ１より構成される。

広角端から望遠端へのズーミングに際して、第１レンズ群Ｌ１は物体側へ移動する。第２レンズ群Ｌ２は像側へ移動する。後群ＬＲは物体側へ移動する。広角端から望遠端へのズーミングに際して第１レンズ群Ｌ１、後群ＬＲが変倍を行い、変倍によって移動する像面を、第２レンズ群Ｌ２の移動によって補正している。全てのレンズ群が独立に移動することで、必要なズーム比を得るとともに、ズーミングに伴う諸収差の変動を抑えている。また、第２フォーカスレンズ部ＦＬ２を物体側に、第１フォーカスレンズ部ＦＬ１を像側に移動させることで、無限遠から至近距離までのフォーカスを行っている。

本実施例は、フォーカスの際に２つのレンズ部が移動しているが、フォーカス時の収差変動の更なる低減のために、２つ以上のレンズ部をフォーカスレンズ部として移動させてもよい。

本実施例の最至近距離は２２４ミリ、最大撮影倍率は０．４５倍であるが、フォーカスレンズ部の繰り出し量によってこれらの値は任意に設定可能である。更に、望遠端以外のズーム領域では、最至近距離を、望遠端の最至近距離で決まる値よりも短く設定することも可能になる。

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことは言うまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。

図１５は一眼レフカメラの要部概略図である。図１５において、１０は実施例１乃至３のズームレンズ１を有する撮影レンズである。ズームレンズ１は保持部材である鏡筒２に保持されている。２０はカメラ本体であり、撮影レンズ１０からの光束を上方に反射するクイックリターンミラー３、撮影レンズ１０の像形成位置に配置された焦点板４より構成されている。更に、焦点板４に形成された逆像を正立像に変換するペンタダハプリズム５、その正立像を観察するための接眼レンズ６などによって構成されている。

７は感光面であり、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等のズームレンズによって形成される像を受光する固体撮像素子（光電変換素子）や銀塩フィルムが配置される。撮影時にはクイックリターンミラー３が光路から退避して、感光面７上に撮影レンズ１０によって像が形成される。また本発明のズームレンズはクイックリターンミラーのない、ミラーレスのカメラにも同様に適用することができる。またプロジェクター用の画像投射光学系に適用することもできる。

以下に実施例１乃至３に対応する数値実施例１乃至３を示す。各数値実施例においてｉは物体側からの面の順番を示す。数値実施例においてｒｉは物体側より順に第ｉ番目のレンズ面の曲率半径、ｄｉは物体側より順に第ｉ番目のレンズ厚及び空気間隔、ｎｄｉとνｄｉは各々物体側より順に第ｉ番目のレンズの材料の屈折率とアッベ数である。ＢＦはバックフォーカスである。非球面形状は光軸方向にＸ軸、光軸と垂直方向にＨ軸、光の進行方向を正とし、ｒを近軸曲率半径、各非球面係数をＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０としたとき、

で与えるものとする。各非球面係数において「ｅ−ｘ」は「１０^−ｘ」を意味する。また、焦点距離、Ｆナンバー等のスペックに加え、全系の半画角、像高は半画角を決定する最大像高、レンズ全長は第１レンズ面から像面までの距離である。バックフォーカスＢＦは最終レンズ面から像面までの長さを示している。また、各レンズ群データは、各レンズ群の焦点距離、光軸上の長さ、前側主点位置、後側主点位置を表している。

また、各光学面の間隔ｄが（可変）となっている部分は、ズーミングに際して変化するものであり、別表に焦点距離に応じた面間隔を記している。尚、以下に記載する数値実施例１乃至３のレンズデータに基づく、各条件式の計算結果を表１に示す。

［数値実施例１］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1 1117.489 1.8 1.85026 32.3 67.3
2 101.869 8 1.744 44.8 62.59
3 379.97 0.15 59.97
4 70.314 7 1.51742 52.4 55.27
5 1023.854 (可変) 53.65
6* 49.872 1.3 1.72903 54 36.46
7 15.243 11.35 26.9
8 -40.675 1 1.6968 55.5 25.73
9 41.981 0.15 24.69
10 31.093 6.1 1.71736 29.5 24.75
11 -45.465 1.5 24.15
12 -27.476 1.2 1.80809 22.8 23.62
13 -38.292 (可変) 23.51
14 ∞(SP2） 1.5 16.18
15 -231.208 2 1.43875 94.9 16.58
16 -29.504 0.28 16.79
17(絞り) ∞ 0.7 16.91
18 -62.933 1.35 1.84666 23.9 16.9
19 28.603 0.84 17.43
20 51.43 3 1.90366 31.3 17.68
21 -50.516 0.15 18.1
22 25.263 2.5 1.497 81.5 18.76
23 116.263 2.2 18.64
24 -33.743 1.23 1.64 60.1 18.59
25 277.118 2.13 19.05
26 -65.129 1.5 1.59282 68.6 19.45
27 41.767 6 1.6398 34.5 20.56
28 -28.36 13.78 21.33
29 302.101 3.6 1.497 81.5 23
30 -28.17 0.07 23.27
31 54.831 5.81 1.497 81.5 23.4
32 -24.883 1.14 2.00069 25.5 23.2
33 -69.514 1.62 23.71
34 124.787 5.5 1.7495 35.3 23.71
35 -29.078 1.5 1.804 46.6 23.51
36 33.008 (可変) 23.19
像面 ∞
非球面データ
第6面
K=0.00E+00 A4=5.666840E-06 A6=-1.151920E-09
A8=5.062240E-13 A10=1.260950E-14
各種データ
ズーム比 2.04
広角 中間 望遠
焦点距離 24.7 35.12 50.43
Fナンバー 4.12 4.12 4.12
半画角（度） 41.22 31.63 23.22
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 160.38 170.19 185.38
BF 38.15 46.18 56.76

d5 1.21 15.75 30.35
d13 23.07 10.31 0.32
d36 38.15 46.18 56.76

入射瞳位置 32.96 49.49 68.06
射出瞳位置 -39.37 -39.37 -39.37
前側主点位置 49.79 70.2 92.03
後側主点位置 13.45 11.06 6.33



ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 215.95 16.95 5.4 -4.91
2 6 -29.19 22.6 0.55 -18.95
3 14 76.85 3.5 3.09 0.2
4 17 88.47 8.34 10 5.31
5 24 -368.61 10.86 -54.46 -72.82
6 29 43.53 10.62 1.65 -5.26
7 34 -50.9 7 5.23 1.14

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -131.93
2 2 184.81
3 4 145.55
4 6 -30.6
5 8 -29.5
6 10 26.63
7 12 -126.65
8 15 76.85
9 18 -23.07
10 20 28.6
11 22 64.36
12 24 -46.93
13 26 -42.7
14 27 27.31
15 29 52.03
16 31 35.29
17 32 -39.23
18 34 31.95
19 35 -19.02

［数値実施例２］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 -738.443 1.8 1.85026 32.3 70.72
2 69.354 9 1.7495 35.3 63.28
3 956.723 0.15 61.96
4 60.74 8 1.51742 52.4 53.95
5 2195.549 (可変) 51.72
6* 65.225 1.3 1.72903 54 38.98
7 16.511 13.94 28.84
8 -31.206 1 1.66672 48.3 26.36
9 45.786 0.15 25.8
10 39.283 6.1 1.7552 27.5 25.92
11 -37.798 1.5 25.64
12 -27.575 1.2 2.00069 25.5 24.83
13 -37.971 (可変) 25.04
14 ∞(SP2) 1 20.87
15 278.552 3 1.43875 94.9 21.35
16 -74.156 (可変) 21.85
17(絞り) ∞ 0.5 22.26
18 62.126 1.35 1.90366 31.3 22.61
19 29.621 3.41 1.48749 70.2 22.46
20 -253.871 0.15 22.61
21 44.294 2.5 1.497 81.5 22.98
22 127.96 (可変) 22.9
23 -48.881 1.5 1.883 40.8 22.92
24 42.374 5.78 1.6668 33 23.98
25 -37.302 (可変) 24.66
26 54.04 4.71 1.497 81.5 27.35
27 -49.495 0.5 27.53
28 142.9 5.81 1.59282 68.6 27.48
29 -40.983 1.14 2.00069 25.5 27.25
30 -141.159 (可変) 27.47
31 39.259 8.74 1.8061 33.3 27.3
32 -26.712 1.5 1.854 40.4 26.32
33* 22.995 (可変) 23.8
像面 ∞
非球面データ
第6面
K=0.00E+00 A4=7.65036E-06 A6=-2.81044E-09
A8=2.72453E-12 A10=7.62411E-15
第33面
K=0.00E+00 A4=1.32949E-06 A6=-3.66808E-09
A8=3.50111E-11 A10=-1.95221E-13
各種データ
ズーム比 2.43
広角 中間 望遠
焦点距離 24.7 42.44 60.1
Fナンバー 4.12 4.12 4.12
半画角（度） 41.22 27.01 19.8
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 188.08 197.89 213.08
BF 41.41 53.55 66.9

d5 1.21 19.09 30.68
d13 29.52 6.92 0.91
d16 2.52 5.52 1
d22 3.38 3.58 3.78
d25 23.17 18.68 19.08
d30 1.15 4.82 5
d33 41.41 53.55 66.9

入射瞳位置 34.85 56.22 71.3
射出瞳位置 -45.53 -39.92 -40.73
前側主点位置 52.53 79.39 97.84
後側主点位置 16.71 11.11 6.8



ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 199.47 18.95 8.89 -2.52
2 6 -26.09 25.19 1.49 -20.29
3 14 133.83 4 2.65 -0.44
4 17 101.28 7.91 1.8 -3.54
5 23 -272.8 7.28 -19.77 -25.92
6 26 49.1 12.16 1.5 -6.39
7 31 -71.62 10.24 15.66 8.21

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -74.49
2 2 99.33
3 4 120.58
4 6 -30.67
5 8 -27.69
6 10 26.41
7 12 -106.82
8 15 133.83
9 18 -63.91
10 19 54.63
11 21 134.97
12 23 -25.51
13 24 30.64
14 26 52.78
15 28 54.36
16 29 -58.04
17 31 20.96
18 32 -14.27

［数値実施例３］

単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 300 1.8 1.83481 42.7 69.94
2 62.701 9 1.72 46 63.79
3 190.444 0.15 61.85
4 65.634 8 1.51742 52.4 57.61
5 1932.377 (可変) 56.09
6* 53.248 1.3 1.75501 51.2 36.94
7 16.126 11.35 27.52
8 -38.97 1 1.72916 54.7 25.9
9 35.035 0.15 24.65
10 28.347 5.94 1.74077 27.8 24.76
11 -39.792 1.5 24.38
12 -24.782 1.2 1.92286 18.9 23.92
13 -33.701 (可変) 24.01
14 ∞(SP2) 1.5 15.55
15 77.768 2 1.497 81.5 16.1
16 -42.032 0.48 16.19
17(絞り) ∞ 0.5 16.17
18 96.743 1.35 1.84666 23.9 16.16
19 27.264 3 1.90366 31.3 15.98
20 146.756 0.15 15.77
21 75.136 2.5 1.497 81.5 15.74
22 -112.858 3.21 15.5
23 -18.313 1.23 1.64 60.1 15
24 48.35 2.13 15.65
25 -43.128 5 1.59282 68.6 16.06
26 -16.618 1.5 1.6398 34.5 17.62
27 -21.834 2.31 18.6
28 ∞(FC) 1.24 19.66
29 74.078 3.6 1.497 81.5 21.18
30 -25.191 0.07 21.38
31 73.914 5.81 1.6134 44.3 22.06
32 -29.175 1.14 2.00069 25.5 22.09
33 -70.069 1.75 22.49
34 -151.001 4 1.80518 25.4 22.5
35 -25 1.5 1.83481 42.7 22.62
36 40 2 23.12
37 248.397 2.7 1.43875 94.9 23.55
38 -47.518 (可変) 23.96
像面 ∞
非球面データ
第6面
K=0.00E+00 A4=4.98733E-06 A6=2.36256E-09
A8=-2.57144E-11 A10=6.03545E-14
各種データ
ズーム比 2.02
広角 中間 望遠
焦点距離 24.75 34.91 49.99
Fナンバー 4.12 4.12 4.12
半画角（度） 41.15 31.79 23.4
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 158.49 168.3 183.49
BF 42.14 50.17 60.75

d5 1.21 15.79 30.67
d13 23.07 10.27 0.01
d38 42.14 50.17 60.75

入射瞳位置 34.92 52.11 71.8
射出瞳位置 -49.85 -49.85 -49.85
前側主点位置 53.02 74.83 99.19
後側主点位置 17.38 15.26 10.76

Ｌ１ 第１レンズ群 Ｌ２ 第２レンズ群 Ｌ３ 第３レンズ群
Ｌ４ 第４レンズ群 Ｌ５ 第５レンズ群 Ｌ６ 第６レンズ群
Ｌ７ 第７レンズ群 ＬＲ 後群

Claims (10)

1. 物体側より像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、１以上のレンズ群を有する後群より構成され、ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、
   前記後群は、無限遠から至近距離へのフォーカスに際して像側へ移動する負の屈折力の第１フォーカスレンズ部と、無限遠から至近距離へのフォーカスに際して物体側へ移動する正の屈折力の第２フォーカスレンズ部を有し、
   前記第１フォーカスレンズ部の焦点距離をｆｎ、広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき、
   ２．０＜｜ｆｎ／ｆｗ｜＜２０．０
   なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
2. 前記第２フォーカスレンズ部の焦点距離をｆｐ、前記第２フォーカスレンズ部の像側に配置されたレンズ部Ｌｒの焦点距離をｆｒとするとき、
   １．０＜ｆｐ／ｆｗ＜３．０
   ０．４＜｜ｆｐ／ｆｒ｜＜１．０
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
3. 望遠端における前記第１フォーカスレンズ部のフォーカス敏感度をＥＳｎとするとき、
   −１．０＜ＥＳｎ＜１．０
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載のズームレンズ。
4. 望遠端において無限遠から最至近距離へフォーカスしたときの前記第１フォーカスレンズ部の移動量をＤｎ、望遠端において無限遠から最至近距離へフォーカスしたときの前記第２フォーカスレンズ部の移動量をＤｐとするとき、
   ０．２＜｜Ｄｐ／Ｄｎ｜＜１．０
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項の記載のズームレンズ。
5. 前記後群は、ズーミングに際して移動する第３レンズ群より構成され、該第３レンズ群は、物体側から像側へ順に、フォーカスに際して不動の前方レンズ部、無限遠から至近距離へのフォーカスに際して像側へ移動する第１フォーカスレンズ部、無限遠から至近距離へのフォーカスに際して物体側へ移動する第２フォーカスレンズ部、フォーカスに際して不動の後方レンズ部より構成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のズームレンズ。
6. 前記後群は、ズーミングに際して移動する第３レンズ群より構成され、該第３レンズ群は、物体側から像側へ順に、フォーカスに際して不動の前方レンズ部、無限遠から至近距離へのフォーカスに際して物体側へ移動する第２フォーカスレンズ部、無限遠から至近距離へのフォーカスに際して像側へ移動する第１フォーカスレンズ部より構成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のズームレンズ。
7. 前記後群は開口絞りを有し、該開口絞りの像側に配置されたレンズ部の合成焦点距離をｆＲとするとき、
   １．０＜｜ｆＲ／ｆｗ｜＜３．０
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のズームレンズ。
8. 前記後群は、物体側から像側へ順に、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群、負の屈折力の第５レンズ群、正の屈折力の第６レンズ群、負の屈折力の第７レンズ群より構成され、広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記第３レンズ群乃至前記第７レンズ群は互いに異なる軌跡で物体側へ移動し、前記第５レンズ群は前記第１フォーカスレンズ部であり、前記第６レンズ群は前記第２フォーカスレンズ部であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のズームレンズ。
9. 前記第３レンズ群と前記第４レンズ群の間に開口絞りを有し、広角端における前記第４レンズ群乃至前記第７レンズ群の合成焦点距離をｆＲとするとき、
   １．０＜｜ｆＲ／ｆｗ｜＜３．０
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項８に記載のズームレンズ。
10. 請求項１乃至９のいずれか１項の記載のズームレンズを有することを特徴とする撮像装置。